KR101345779B1

KR101345779B1 - 마찰 휠 엑츄에이터

Info

Publication number: KR101345779B1
Application number: KR1020077022116A
Authority: KR
Inventors: 페디리코 도메니코 리카타; 지안루카 카리치아; 하인쯔 렘베르거
Original assignee: 데이코 유로페 에스.알.엘. 콘 유니코 소시오
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2014-01-15
Also published as: KR20080005489A; US20090023546A1; WO2006089960A8; DE602005021197D1; CN101151476A; JP2008531946A; CN101151476B; US8206255B2; JP4891266B2; EP1696151A1; EP1696151B1; ATE467780T1; WO2006089960A1

Abstract

동력원(3) 및 해제가능한 부대장치(12)를 포함하는 흡열 기관의 구동기(1)와 함께 작동하도록 적합화된 엑츄에이터(13)로서, 상기 엑츄에이터(13)는 박스-형상의 케이싱(15), 상기 케이싱(15) 내에 수용되고 모터가 연결되며 감속 기어장치(42)를 포함하는 편심 그룹(18), 상기 동력원(3) 및 부대장치(12)와 함께 적합화된 마찰 휠(14)을 지지하고 편심 그룹(18)과 함께 작동하는 아암(19)을 포함하고, 상기 아암(19)은 부대장치(12)의 맞물림 위치와 맞물림해제 위치 간에 이동가능하다.

Description

마찰 휠 엑츄에이터{Friction wheel actuator}

본 발명은 부대장치(accessory)를 구동하기 위하여 흡열 기관(endothermic engine)의 동력원(power source)과 함께 작동(cooperate)하도록 적합화된 마찰 휠 엑츄에이터에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 차량에서의 유리한 에너지 절감을 얻기 위하여 흡열 기관의 일부 부대장치들을 켜고 끄는 것이 가능하다. 예를 들어 시동 과도기(starting transients) 중에는 물펌프(water pump)가 연결해제됨으로써 모터(motor)가 가능한 조속히 기준 온도(rated temperature)에 도달하는 것이 가능하게 된다.

이를 위하여, 구동 유니트(driving unit) 및 구동 유니트에 연결된 마찰 휠을 포함하는 선택적으로 이동가능한(mobile) 마찰 휠 엑츄에이터를 수단으로 하여 동력원에 연결될 수 있는 물펌프를 제공하는 것이 가능하다. 예를 들어, 동력원은 구동샤프트(driving shaft)에 견고히 연결된 풀리(pulley)를 포함하는 부대장치들의 전형적인 구동기(drive)일 수 있다.

특히, 마찰 휠은 구동샤프트의 풀리 둘레의 감김 호(winding arc)를 따라서 벨트의 후방과 함께 작동하고, 엑츄에이터를 수단으로 하여 이동가능하여, 물펌프 의샤프트에 키고정(key)되고 벨트와 함께 작동하지 않는 풀리와 마찰에 의하여 선택적으로 맞물린다.

줄기(stem)의 축에 수직한 방향으로 가해지는 진동과 충격에 의하여 손상될 수 있는 유압식 리니어(linear) 엑츄에이터에 의하여 구동되는 마찰 휠 엑츄에이터는 잘 알려져 있다. 또한 리니어 엑츄에이터는 마찰 휠의 위치 때문에 제어가 잘 되지 않을 수 있고, 동적인 조건 하에서 응답 시간이 지나치게 긴 경향이 있다.

EP-A-1464870 에는 청구항 1 의 전제부의 사항들을 갖는 마찰 휠 엑츄에이터가 개시되어 있다.

본 발명의 목적은, 전술된 문제들이 해소되고 크기가 소형인 마찰 휠 엑츄에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 1 에 의하여 정의된 마찰 휠 엑츄에이터에 의하여 달성된다.

본 발명의 보다 나은 이해를 위하여 바람직한 실시예가 하기의 도면을 참조하여 설명되지만, 이는 비-제한적인(non-limiting) 예이다.

도 1 은 본 발명에 따른 엑츄에이터를 포함하는 구동부의 정면도이다.

도 2 는 본 발명에 다른 엑츄에이터의 부분 사시도인데, 여기서 상세한 부분들은 명확화의 목적을 위하여 생략되었다.

도 3 은 도 2 의 III-III선을 따라 취한 단면도이다.

도 4 는 도 1 의 첫번째 확대된 상세사항의 사시도이다.

도 5 및 도 6 은 도 1 의 엑츄에이터의 두번째 상세사항의 확대된 사시도이다.

도 7 은 다른 실시예에 따른 것으로서 도 1 의 상세사항의 사시도이다.

도 8 은 본 발명의 엑츄에이터의 전기 모터(electric motor)의 제어회로의 개략도이다.

도 9 는 엑츄에이터의 전기 모터에 공급되는 전류를 도시하는 다이어그램(diagram)이다.

도 1 에서 도면부호 1 은, 벨트 구동기(3) 및 벨트 구동기(3)에 의하여 구동되는 마찰 휠 구동기(4)를 포함하는 내연 기관(internal combustion engine; 2)의 부대장치들의 구동기를 전체적으로 지시하는 것이다.

벨트 구동기(3)는 구동샤프트(6)와 부대장치들(8) 간의 동력전달을 가능하게 하기 위하여, 엔진(2)의 구동샤프트(6)와 일체로 된 풀리(5), 관련된 부대장치들(8)에 연결된 두 개의 풀리들, 및 풀리들(5, 7) 둘레에 감긴 폴리-브이 벨트(poly-V belt; 9)를 포함한다.

특히, 벨트(9)는 인장기(tensioner; 10)에 의한 인장력을 받는 상태로 보유되고, 벨트(9)에는 풀리들(5, 7)의 반경방향으로 반대측에 있고 마찰 휠 구동기(4)와 함께 작동하는 후방부(back part; 9a)가 제공된다. 상기 마찰 휠 구동기(4)는, 연결해제가능한(disconnectable) 부대장치(12)에 연결되고 고정된 축(axis)(A)을 갖는 피구동 풀리(driven pulley; 11)와, 축(A)에 평행한 축(B)을 중심으로 회전하는 마찰 휠(14)을 구비한 엑츄에이터(13)를 포함한다. 상기 엑츄에이터(13)는 마찰 휠(14)이 후방부(9a)와 피구동 풀리(11) 둘 다와 함께 작동하는 맞물림 위치(engaged position)와, 마찰 휠(14)이 후방부(9a)만과 함께 작동하는 해제 위치(released position) 간에 이동할 수 있다.

엑츄에이터(13)는 내부 챔버(internal chamber; 16), 상기 챔버(16) 내의 편심 그룹(eccentric group; 18), 및 측방 개구(lateral opening; 17)를 한정하는 고정된 박스-형상의(box-shaped) 케이싱(casing; 15)과, 상기 개구(17)로부터 나오고 편심 그룹(18)에 연결된 끝부분(20)을 갖는 이동가능한 아암(arm; 19)과, 축(B)을 한정하는 마찰 휠(14)을 부분적으로 둘러싸고(enclosing) 개별의 원주상 개구(22)들을 가져서 마찰 휠(14)과 벨트(9) 및 피구동 풀리(11)의 접촉을 가능하게 하는 단부 박스-형상 부분(end box-shaped portion; 21)을 더 포함한다.

특히, (도 2) 케이싱(15)은 실질적으로 컵-형상인 베이스(base; 23) 및 상기 베이스(23)에 해제가능하고 견고하게 연결된 폐쇄 덮개(closure shell; 24)를 포함하는데, 케이싱(15)은 폐쇄 덮개(24)와 함께 편심 그룹(18)을 둘러싸고 개구(17)를 제한한다. 상기 개구(17)는, 일 측이 아암(19)에 연결되고 타 측이 케이싱(15)에 밀봉적으로 연결되어 오염 입자들을 저지하는 유연성 슬리브(sleeve; 25)에 의하여 폐쇄된다.

케이싱(15)의 베이스(23)는 원형 왕관(circular crown)형인 평편한 단부벽(end wall; 26), 상기 단부벽(26)으로부터 수직하게 나오고 구획실(compartment; 28)을 한정하는 튜브형 요소(tubular element; 27), 및 상기 튜브형 요소(27)와 동심을 이루고(concentric) 전기 모터(30)를 수용하는 제2의 튜브형 요소(29)를 포함한다.

또한, 케이싱(15)은, 모터(30)를 덮개(24)의 반대측 부분으로부터 차단하는 구획실(28)을 밀폐시키는 해제가능한 캡(cap; 31)을 포함하는데, 상기 캡(31)은 아래에서 더 상세히 설명되는 내장 전기 시스템(onboard electric system)에 연결될 수 있는 전기 모터(30)의 내장 공급 접촉부들(built-in supply contacts; 32)을 갖는다.

상기 모터(30)는, 튜브형 요소(27)의 축(C)을 중심으로 회전하는 피니언(pinion; 41)을 수단으로하여, 솔라 기어(solar gear; 43), 120°의 각도로 배치된 세 개의 유성 기어들(planetary gears; 44), 180°의 각도로 배치된 두 개의 유성기어들(45), 및 상기 유성 기어들(44, 45)을 개별적으로 지지하는 두 개의 기어 홀더들(gear holders; 46, 47)을 구비하고 모터(30)에 대하여 캡(31)의 반대측에 배치된 이중 감속 단계 에피사이클로이드 기어장치(double reduction stage epicyclical gearing; 42)을 포함하는 편심 그룹(18)을 구동시킨다. 또한, 상기 편심 그룹(18)은 기어장치(42)에 대해 반경외향인(radially external) 편심부재(eccentric; 48), 및 기어장치(42)과 맞물리고 튜브형 요소(27) 및 편심부재(48) 각각과 일체를 이루도록 내부적으로 치합된(toothed) 두 개의 크라운 기어들(crown gears; 49, 50)을 포함한다.

특히, 상기 편심부재(48)는 사용시 축(C)과 일치하는 축을 갖는 내부의 실린 더형 표면(cylindrical surface)(51)과, 편심거리(e) 만큼 이격되고 축(C)에 평행한 축(D)을 갖는 외부의 실린더형 표면(52)을 갖는다. 상기 외부의 실린더형 표면(52)이 끝부분(20)의 원형 하우징(53)에 회전가능하게 맞닿을 때, 상기 내부의 실린더형 표면(51)은 튜브형 요소(27)에 회전가능하게 맞닿는다.

편심부재(48)은 기어장치(42)에 의하여 구동되는데(도 3 참조), 이것은 유성 기어(44)들과 맞물리는 피니언(41)을 통하여 이루어진다. 상기 유성 기어(44)들은 튜브형 요소(27)에 조여진 크라운 기어(49)에 맞물린다. 유성 기어(44)들은 각각 제1 및 제2 기어휠(54, 55)을 일체적으로 포함하는데, 제1 및 제2 기어휠(54, 55)은 기어 홀더(46)과 일체를 이루는 동일한 축(E)을 중심으로 회전하고 각각 치열수(number of teeth; Z1) 및 Z1 보다 적은 치열수(Z2)를 갖는다. 상기 휠(54)은 피니언(41)과 직접적으로 맞물리고, 휠(55)은 크라운 기어(49)와 맞물린다.

기어 홀더(46)에 대한 첫 번째 것에 겹쳐지는 기어장치(42)의 두 번째 단계는, 기어 홀더(46)와 일체를 이루는 솔라 기어(43), 솔라 기어(43) 및 크라운 기어(50) 둘 다와 함께 작동하는 유성 기어(45)들, 및 유성 기어(45)들과 겹쳐져서 개구(17)의 반대측 부분 상에서 튜브형 요소(27)에 견고하고 해제가능하게 맞물리는 기어 홀더(47)를 포함한다.

특히, 솔라 기어(43)는 기어 홀더(46)에 대해 유성 기어(44)의 반대측 부분에 있고, 기어 홀더(47)는 튜브형 요소(27)에 의하여 축(C)에 평행하게 지지된다. 상기 기어 홀더(47)는 기어 홀더(46)의 회전을 반경방향으로 지지하는 핀(pin; 56), 및 상기 핀(56)에 연결되고 기어 홀더(46)를 축(C)에 평행하게 활주가능하게 지지하도록 적합화된 탄성 스톱링(stop ring; 57) 둘 다를 포함한다.

그러므로, 기어장치(42)는 제거가능한 그룹을 형성하고, 기어 홀더(47)는 실질적으로 원판 형상을 가지므로 상측에서 튜브형 요소(27)를 닫는다. 기어 홀더(47)는, 튜브형 요소(27)의 직경과 같은 직경을 가지며, 두 개의 지지축 부가물(support axial appendixe; 58)들을 포함하는데, 상기 두 개의 지지축 부가물들은 반경방향으로 대향되며 대응되는 결합부(conjugated portion; 58a)들과 조임방식으로 함께 작동하도록 적합화된다. 상기 결합부(58a)들은, 피니언(41)과 크라운 기어(49)에 대한 유성 기어(44)들의 중심맞춤, 및 크라운 기어(50)에 대한 유성 기어(45)들의 중심맞춤을 한정하기 위하여, 튜브형 요소(27)의 축방향 끝부분에 덮개(24)를 대면하도록 형성된다.

또한 튜브형 요소(27)는, 결합부(58a)들에 대해 90°의 각도로 배치되고 상측부가 기어 홀더(47)에 의하여 제한되며 각각 유성 기어(45)의 원형 일부분(segment)을 수용하는 두 개의 원주형 홈(80)들을 갖는다. 상기 유성 기어(45)들은 튜브형 요소(27)에 대해 내부적인 회전축(F)을 가지고, 튜브형 요소(27)에 대해 외부에 배치된 크라운 기어(50)와 맞물린다.

또한 편심 그룹(18)은 원형 부분-형상의(circular sector-shaped) 크라운 기어를 갖는 편심부재(48)의 가장자리(edge; 60)와 함께 작동하는 수동 구동 장치(59), 및 편심부재(48)에 대해 외부에 배치되고 개별적으로 아암(19)의 끝부분(20)과 편심부재(48)에 연결된 헬리컬 스프링(helical spring)을 포함한다.

특히, 가장자리(60)는, 크라운 기어(50)을 내부적으로 보유하는 아암(19)에 대해 축방향으로 올려지고, 외부의 실리더형 표면(52)에 대해 돌출된 한 쌍의 반경방향 맞닿음대(radial abutment; 66)들 및 덮개(24)를 향해 축(C)에 평행한 방향으로 나오는 한 쌍의 축방향 맞닿음대(axial abutment; 67)들을 갖는다. 상기 두 가지 맞닿음대들은 축(D)을 지나 통과하는 가장자리(60)의 동일한 직경의 대향되는 부분에 배치된다.

반경방향 맞닿음대(66)들은 수동 장치(59)와 함께 작동하도록 적합화된다. 상기 수동 장치(59)는 내부적으로, 가장자리(60) 둘레로 감긴 유연성 밴드(68), 사용시 반경방향 맞닿음대(66)들 사이에서 원주방향으로 활주하는 당김 헤드(dragging head; 69), 및 상기 당김 헤드(69)의 반대측 끝에 있고 덮개(24)의 반경방향 슬릿(radial slit; 71)으로부터 나오는 잡음 핸들(grip handle; 70)를 포함한다 (도 5 및 도 6 참조). 잡음 핸들(70)은 반경방향 블록의 형상을 갖는 정지부(72)를 일체적으로 포함하고, 상기 정지부(72)는 슬릿(71)에 가깝게 배치되고 밴드(68)에 의하여 보유되는 슬롯(73)과 함께 작동하도록 적합화되는데, 이것은 부대장치들 구동기(1)를 위한 보수 위치(maintenance position)를 한정하기 위한 것이다.

축방향 맞닿음대(67)들은 대응되는 한 쌍의 등거리 돌출부(equidistant projection; 74)들과 함께 작동하도록 적합화되는데, 상기 등거리 돌출부들은 덮개(24)로부터 가장자리(60)를 향하여 축(C)에 평행하게 나오고 편심부재(48)의 최대 각이동량을 한정한다.

도 8 에는 엑츄에이터(13)의 모터(30)를 위한 제어회로(81)가 개시되어 있 다. 상기 회로(81)는 기관 제어 유니트(engine control unit; ECU; 미도시)에 구현된 PWM 컨트롤러(pulse width modulation controller; 82)를 포함한다. 상기 컨트롤러(82)는 모터(30)의 공급 접촉부(supply contact; 32)들에 개별적으로 연결된 양극 단자(83) 및 음극 단자(84)를 포함한다. 전기 방산기(electric dissipator; 87)는, 모터(30)에 병렬적으로 컨트롤러(82)에 연결되고, 저항기(88) 및, 단일방향성의 전류가 저항기(88)를 통하여 음극 단자(84)로부터 양극 단자(83)를 향해 흐를 수 있게 하는 다이오드(89)를 포함한다.

이제 상기 엑츄에이터(13)의 작동이 설명된다.

엔진(2)의 평상시 작동 중에, 해제가능한 부대장치(12)는 벨트 구동기(3)에 의하여 당겨지고, 엑츄에이터(13)는 스프링(61)의 사전-부하(pre-load)에 의하여 유지되고 벨트(9) 및 피구동 풀리(11)에 대한 마찰 휠(14)의 접촉에 의하여 한정되는 맞물림 위치에 있게 된다.

그러한 각위치(angular position)는 편심거리(e)가 실질적으로 90°인 각도(α)를 형성한다는 사실에 의하여 특징화된다. 상기 각도(α)는 축(C)을 중심으로 하되 축(B) 및 축(C)을 관통하고 그에 수직인 선(r)로부터 시작하여 반시계방향으로 측정된 각도(α)이다(도 2 참조). 맞물림 위치에서의 상기 각도(α)의 값은 구동기 부대장치들(1)의 사용기간에 따라서 변화하는데, 이것은 마찰 휠(14)과, 피구동 휠로서 구체화된 부대장치(12)의 직경이 마모에 의하여 감소되기 때문이다.

해제가능한 부대장치(12)를 해제할 필요가 있을 때, 모터(30)가 스프링(61)의 작용에 대항하여 구동되어 편심부재(48)를 축방향 맞닿음대(67)에 맞닿을 때까 지 반시계방향으로 회전시키고, 따라서 마찰 휠(14)이 피구동 풀리(11)로부터 멀어지게 이동시키는데, 이것은 두 개의 축들(B, C) 간에 형성된 편심거리(e)에 의하여 관련된 거리가 증가된 결과이다.

편심부재(48)가 맞닿음 위치로 온 후, 모터(30)는 전기적으로 동력을 공급받으나 기계적으로는 정지된다. 바람직하지 않은 모터(30)의 과열을 방지하기 위하여, 모터(30)에는 도 9 의 다이어그램에 도시된 바와 같이 PWM 컨트롤러(82)에 의하여 펄스-폭 변조 전류(pulse-width modulated current)가 공급되는 것이 바람직하다. 상기 펄스-폭 변조 전류에 있어서는, 첫 번째 시간간격 동안, 예를 들어 3초 동안에 충만한 전압의 배터리 직류가 공급되고, 그 후 예를 들어 5 KHz 의 주파수 및 30%의 듀티-사이클(duty-cycle)을 갖는 펄스 형태의 펄스-폭 변조 전류가 공급되는데, 이것은 스프링(61)의 반작용을 극복하기에 충분한 것으로 드러났다.

그 후, 모터(30)는 그 연결이 해제되고, 스프링(61)의 작용으로 인하여 편심부재(48)가 시계방향으로 회전되어 엑츄에이터(13)의 맞물림 위치가 회복된다. 다시, 모터(30)는 되돌려질 수 있도록 설계된 기어장치(42) 상의 크라운 기어(50)의 작용을 통하여 되돌려 회전되어, 스프링(61)에 의하여 작용하는 것과 같은 토크가 동일한 편심부재(48)에 직접 가해지는 때에라도 편심부재(48)의 회전을 가능하게 한다. 모터(30)의 역회전은 모터(30)가 발전기로서 기능하게 하고 방산기(87)를 통하여 흐르는 전류를 생산하는데, 이것은 모터에 기계적인 저항을 야기하고, 따라서 펌프의 재-맞물림(re-abuttement)을 부드럽게 하는 "전기적 제동기(electric brake)"로서 기능한다.

추가적으로, 상기 엑츄에이터(13)는 돌출부(74)들에 대항하여 축방향 맞닿음대(67)에 의하여 한정되는 각도(α)의 최대값에 대응하는 보수 위치에 배치될 수 있고, 수동 장치(59)가 사용되어 수동으로 도달될 수도 있다. 핸들(70)의 작용과 함께 밴드(68)가 당겨지면, 작동의 첫 번째로서 당김 헤드(69)가 가장자리(60)을 따라서 자유롭게 활주(slide)하고, 그 다음에 반경방향 맞닿음대(66)에 맞닿은 후에, 편심부재(48)를 스프링(61)의 작용에 대항하여 회전적으로 당긴다. 최종적으로, 슬롯(73)이 정지부(stop; 72)에 도달하고 가로막혀서, 돌출부(74)에 대해 고정된 편심부재(48)의 각위치를 유지시킨다.

상기 엑츄에이터(13)는 스프링(61)의 작용에 의하여 구동되어 맞물림 위치로 자동적으로 복귀한다. 상기 스프링(61)은, 슬롯(73)이 정지부(72)로부터 맞물림해제되는 때에, 반경방향 맞닿음대(66)들에 의하여 당겨진 밴드(68)를 다시 감는다. 특히 상기 반경방향 맞닿음대(66)들은, 모터(30)가 편심부재(48)를 구동할 때에 당김 헤드가 반경방향 맞닿음대(66)들과 간섭되지 않도록, 각도를 두고 이격된다.

바람직한 실시예에 따르면, 맞물림 위치에서의 각도(α)의 값은 무-마모 조건(no wear condition)에 있는 +105°로부터 최대 마모 조건에 있는 +80°까지 달라질 수 있다. 상기 편심부재(48)의 총 이동량은 +45°과 +165°의 사이이며, 각위치들에 의하여 한정되고, 축방향 맞닿음대(67)들 및 돌출부(74)들의 원주 방향으로의 치수에 의하여 한정된다.

본 발명에 따라 구현된 엑츄에이터(13)의 특성을 고려할 때, 그것이 제공하는 장점이 분명하게 된다.

특히, 편심(18)을 구동하는 기어장치(42)는, 진동에 덜 민감하고 아암(19)의 위치가 용이하게 제어되며 크기를 제한하는 것을 가능하게 하는 장치의 생산을 가능하게 한다.

에피사이클로이드 기어장치(42)의 이용은 높은 축소율을 가능하게 하는데, 이것은 다시 말하면 작은 치수에서의 위치 제어능력을 증가시키는 것이다.

두 단계의 기어장치(42)가 구현됨으로써, 스프링(61)의 작용 및 수동 장치(59)의 작용 모두에 의하여 편심부재(48)가 자유롭게 움직일 수 있게 되는 적합한 기어장치(42)의 가역성(reversibility)이 간단한 방식으로 달성될 수 있게 된다.

또한, 스프링(61)의 존재는, 장착된 전기 설비에 고장이 발생하는 경우에, 맞물린 상태와 해제가능한 부대장치의 작동을 확실하게 함으로써 신뢰성을 향상시킨다. 또한 수동 요소(59)의 존재는 보수 작업을 용이하게 하는데, 이것은 전기를 공급할 필요 없이 그 보수 작업이 수행될 수 있기 때문이다. 상기 기어장치(42)는 편심 그룹(18)에 쉽게 조립될 수 있어서 상기 그룹(18)의 보수 작업을 용이하게 하는 단일의 장치를 형성한다.

나아가, 기어 홀더(47)는 튜브형 요소(27) 내에서 기어장치(42)를 상측에서 폐쇄하고, 슬리브(25)는 개구(17)를 폐쇄하여 기어장치(42)가 외부의 피해물질로부터 보호되는 것을 가능하게 한다.

마지막으로, 첨부된 청구항들에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 여기에 설명되고 도시된 엑츄에이터(13)를 변형시킬 수 있음은 명백하 다.

예를 들어, 상이한 작업 위치들에 있는 각도(α)의 값은 변경될 수 있다.

또한 (도 7 참조), 기어장치(42)는 제2의 구성으로 구현될 수 있는데, 여기에서는 기어 홀더(48) 및 솔라 기어(43)이 생략된다. 이 마지막 경우에 있어서, 기어장치(42)는 유성 기어(75)들을 포함하는데, 상기 유성기어들 각각은 서로에 대해 일체인 한 쌍의 기어 휠들(76, 77)을 포함하는데, 상기 기어 휠들은 개별의 축(E)을 중심으로 회전가능한 기어 홀더(46)에 의하여 보유된다. 상기 휠들(76, 77)은 각각 Z3 과 Z4 의 치열수를 갖는데, 여기서 Z3 는 Z4 보다 크다. 또한 상기 휠들(76, 77)은 각각 크라운 기어(49) 및 크라운 기어(50)과 맞물린다. 이 마지막 경우에 있어서, 기어장치(42)의 전체적인 크기는 더 감소된다.

본 발명은 부대장치(accessory)를 구동하기 위하여 흡열 기관(endothermic engine)의 동력원(power source)과 함께 작동(cooperate)하도록 적합화된 마찰 휠 엑츄에이터에 이용될 수 있다.

Claims

동력원(3) 및 해제가능한 부대장치(12)를 포함하는 흡열 기관의 부대장치 구동기(1)와 함께 작동하는 엑츄에이터(13)로서, 상기 엑츄에이터(13)는 케이싱(15), 상기 케이싱(15)에 의하여 지지되고 편심부재(48)를 포함하는 편심 그룹(18), 감속 기어장치(42)를 거쳐서 상기 편심부재(48)와 함께 작동하는 구동 장치(30), 상기 편심부재(48)와 함께 작동하는 이동가능한 아암(19), 및 상기 동력원(3) 및 상기 부대장치(12)와 함께 작동하고 또한 상기 아암(19)에 의하여 보유된 제1 축(B)을 중심으로 회전가능하게 지지되는 마찰 휠(14)을 포함하고, 상기 마찰 휠(14)은 상기 이동가능한 아암(19)에 의하여 상기 부대장치(12)의 상기 동력원(3)과의 맞물림해제 위치와 맞물림 위치 간에 이동될 수 있으며, 상기 구동 장치(30)와 상기 감속 기어장치(42)는 상기 편심부재(48) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
제 1 항에 있어서,

상기 케이싱(15)은 제1 축(C)을 갖는 튜브형 요소(27)를 포함하고, 상기 편심부재(48)는 상기 튜브형 요소(27)에 회전가능하게 결합된 내부의 실린더형 표면(51), 및 상기 제1 축(C)에 평행한 제2 축(D)을 가지며 상기 아암(19)에 의하여 보유되는 원형 시트(circular seat; 53)의 내측에 자유롭게 회전가능하게 결합된 실린더형 외부 표면(52)을 갖는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
제 2 항에 있어서,

상기 기어장치(42)는, 에피사이클로이드(epicycloid) 형태이고, 상기 튜브형 요소(27) 및 상기 편심부재(48)와 각각 일체를 이루는 제1 크라운 기어(49) 및 제2 크라운 기어(50)과 함께 작동하며, 제1 유성 기어들(44; 75)을 자유롭게 회전하도록 보유하고 상기 제1 축(C)을 중심으로 회전가능한 기어 홀더(46)를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
제 3 항에 있어서,

상기 제1 유성 기어(75)들은, 상기 제1 및 제2 크라운 기어들(49, 50)과 개별적으로 함께 작동하는 제1 및 제2 기어 휠(76, 77)을 일체적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
제 3 항에 있어서,

상기 기어장치(42)는, 상기 제1 축(C)을 중심으로 상기 적어도 하나의 기어 홀더(46)를 회전가능하게 지지하는 핀(56)을 갖는 제2 기어 홀더(47), 및 상기 적어도 하나의 기어 홀더(46)와 일체적으로 회전되는 솔라 기어(43)에 의하여 구동되고 상기 제2 기어 홀더(47)에 의하여 지지되는 제2 유성 기어(45)들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
제 5 항에 있어서,

상기 제2 기어 홀더(47)는, 상기 튜브형 요소(27)에 장착해제가능하고 견고하게 연결되고, 상기 적어도 하나의 기어 홀더(46)를 상기 제1 축(C)에 대해 평행하게 지지하기 위하여 상기 핀(56)에 연결된 스톱링(57)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
제 3 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 구동장치(30)는, 상기 제1 유성 기어들(44; 75)과 맞물리는 피니언(41)을 구동하고 상기 튜브형 요소(27) 내측에 수용된 전기 모터인 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 맞물림 위치를 유지하기 위하여, 상기 편심부재(48)과 함께 작동하는 탄성 밀침 요소(resilient thrust element; 61)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
제 8 항에 있어서,

상기 편심부재(48)와 함께 작동하는 수동 구동장치(59)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
제 9 항에 있어서,

상기 케이싱(15)에 의하여 보유되고, 상기 편심부재(48)의 고정된 각위치(angular position)를 유지하기 위하여 상기 수동 장치(59)와 함께 작동하는 가로막음 요소(72)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
제 10 항에 있어서,

상기 편심부재(48)는 맞닿음 요소(66)를 일체적으로 포함하고, 상기 수동 장치(59)는, 적어도 상기 고정된 각위치에서 상기 맞닿음 요소(66)와 함께 작동하는 당김 헤드(69), 및 상기 편심부재(48) 둘레로 감긴 유연성 요소(68)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 케이싱은, 박스-형상을 가지며, 상기 편심 그룹(18)을 수용하는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
동력원(3), 해제가능한 부대장치(12), 및 상기 부대장치(12)를 상기 동력원(3)에 선택적으로 결합시키기 위한 엑츄에이터(13)를 포함하는, 흡열 기관의 부대장치 구동기(1)로서, 상기 엑츄에이터(13)는 케이싱(15), 상기 케이싱(15)에 의하여 지지되고 편심부재(48)를 포함하는 편심 그룹(18), 감속 기어장치(42)를 거쳐서 상기 편심부재(48)와 함께 작동하는 구동장치(30), 상기 편심부재(48)와 함께 작동하는 이동가능한 아암(19), 및 상기 아암(19)에 의하여 보유된 제1 축(B)을 중심으로 회전가능하게 지지되고 상기 동력원(3) 및 상기 부대장치(12)와 함께 작동하는 마찰 휠(14)을 포함하고, 상기 마찰 휠(14)은 상기 이동가능한 아암(19)에 의하여 상기 부대장치(12)의 상기 동력원(3)과의 맞물림해제 위치와 맞물림 위치 간에 이동되며, 상기 구동장치(30) 및 상기 감속 기어장치(42)는 상기 편심부재(48) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는, 부대장치 구동기.
제 13 항에 있어서,

상기 동력원(3)은 제1 및 제2 회전 풀리들(5, 7), 및 상기 풀리들(5, 7) 둘레로 감긴 벨트(9)를 포함하고, 상기 마찰 휠(14)은 상기 벨트(9)의 후방(9a)과 함께 작동하는 것을 특징으로 하는, 부대장치 구동기.
제 14 항에 있어서,

상기 케이싱(15)은 제1 축(C)을 갖는 튜브형 요소(27)를 포함하고, 상기 편심부재(48)는 상기 튜브형 요소(27)에 회전가능하게 결합된 내부의 실린더형 표면(51), 및 상기 제1 축(C)에 평행한 제2 축(D)을 가지며 상기 아암(19)에 의하여 보유되는 원형 시트(circular seat; 53)의 내측에 자유롭게 회전가능하게 결합된 실린더형 외부 표면(52)을 가지며, 상기 구동장치(30)는 상기 튜브형 요소(27) 내에 수용된 전기 모터인 것을 특징으로 하는, 부대장치 구동기.
제 15 항에 있어서,

상기 기어장치(42)는, 에피사이클로이드 형태이고, 상기 튜브형 요소(27) 및 상기 편심부재(48)와 각각 일체를 이루는 제1 크라운 기어(49) 및 제2 크라운 기어(50)과 함께 작동하며, 제1 유성 기어들(44; 75)을 자유롭게 회전하도록 보유하고 상기 제1 축(C)을 중심으로 회전가능한 기어 홀더(46)를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는, 부대장치 구동기.
제 16 항에 있어서,

상기 제1 유성 기어(75)들은, 상기 제1 및 제2 크라운 기어들(49, 50)과 개별적으로 함께 작동하는 제1 및 제2 기어 휠(76, 77)을 일체적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 부대장치 구동기.
제 16 항에 있어서,

상기 기어장치(42)는, 상기 제1 축(C)을 중심으로 상기 적어도 하나의 기어 홀더(46)를 회전가능하게 지지하는 핀(56)을 갖는 제2 기어 홀더(47), 및 상기 적어도 하나의 기어 홀더(46)와 일체적으로 회전되는 솔라 기어(43)에 의하여 구동되고 상기 제2 기어 홀더(47)에 의하여 지지되는 제2 유성 기어(45)들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 부대장치 구동기.
제 15 항 내지 제 18 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 엑츄에이터는 상기 편심부재(48)와 협력하는 탄성 밀침 요소(61)를 포함하며, 상기 기어장치(42)는 가역성이 있고, 상기 탄성 밀침 요소(61)의 힘에 의하여 역회전될 때 상기 모터(30)에 기계적 저항을 야기하기 위하여 상기 모터(30)에 병렬적으로 연결된 방산기(dissipator; 87)가 포함된 것을 특징으로 하는, 부대장치 구동기.
제 15 항 내지 제 18 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 엑츄에이터(13)는 상기 모터(30)에 펄스-폭 변조(pulse-width modulate; PWM) 전류를 공급하기 위한 PWM 컨트롤러(82)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 부대장치 구동기.
제 20 항에 있어서,

상기 컨트롤러(82)는 상기 모터(30)에 소정의(predetermined) 시간 간격 동안 직류 전류를 공급하고, 상기 간격 후에는 상기 펄스-폭 변조 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는, 부대장치 구동기.